Mototehnika21.ru

МотоТехника Онлайн
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

История АКПП: история создания и развитие коробки передач

О концерне ZF Group

ZF — группа компаний, основным направлением которых является разработка и производство узлов привода (коробки переключения передач), подвески (мосты, дифференциалы) и рулевого управления для легковых, грузовых автомобилей, специальной строительной и сельскохозяйственной транспортной техники.

Кроме того, концерн занимается разработкой и производством узлов привода для железнодорожной техники, производит коробки передач для турбин ветрогенераторов, разрабатывает и производит компоненты силовых установок для морского транспорта (лодок, яхт, коммерческих суден), производит подвижные компоненты для вертолётов.

Официальный международный сайт (английский и немецкий): www.zf.com.
Официальный сайт ZF Russia (русский): www.zf.com/russia.

Что такое АКПП и история ее создания

Автоматическая коробка передач, или АКПП, представляет собой трансмиссию, обеспечивающую выбор оптимального передаточного числа в соответствии с условиями движения без участия водителя. Это обеспечивает хорошую плавность хода автомобиля, а также комфорт при движении для водителя.

В настоящее время существует несколько видов автоматической КПП:

В данной статье все внимание будет уделено классическому автомату.

История изобретения

Основу автоматической трансмиссии составляет планетарная коробка передач и гидротрансформатор, впервые изобретенный исключительно для нужд судостроения в 1902 году немецким инженером Германом Фиттенгером. Далее в 1904 году братья Стартевенты из Бостона представили свой вариант автоматической КПП, имеющий две коробки передач и напоминающий чуть доработанную механику.

Первая серийная автоматическая коробка передач GM Hydramatic

Автомобиль, оснащенный планетарной коробкой передач, впервые увидел свет под маркой Ford Т. Суть коробки заключалась в плавном переключении скоростей за счет двух педалей. Первая включала повышающую и понижающую передачи, а вторая – заднюю.

Эстафету приняла компания General Motors, которая в середине 1930-х годов выпустила полуавтоматическую трансмиссию. Сцепление в автомобиле еще продолжало присутствовать, а планетарным механизмом управляла гидравлика.

Приблизительно в это же время компания Крайслер доработала конструкцию коробки гидромуфтой, а вместо двухступенчатой коробки стал использоваться овердрайв – повышающая передача с передаточным числом менее единицы.

Первую в мире полностью автоматическую КПП в 1940 году создала все та же компания General Motors. АКПП представляла собой сочетание гидромуфты с четырехступенчатой планетарной коробкой с автоматическим управлением посредством гидравлики.

Сегодня известны уже шести-, семи-, восьми- и девятиступенчатые АКПП, производителями которых являются как автоконцерны (KIA, Hyundai, BMW, VAG), так и специализированные компании (ZF, Aisin, Jatco).

Плюсы и минусы АКПП

Как и любая коробка передач, автоматическая трансмиссия имеет как плюсы, так и минусы. Представим их в виде таблицы.

Плюсы АКППМинусы АКПП
1. Плавное и автоматическое переключение скоростей, создающее комфорт для водителя.1. Сложность конструкции.
2. Отсутствие необходимости в периодической замене сцепления.2. Высокая стоимость самой коробки.
3. Хорошая динамика за счет возможности ручного переключения скоростей.3. Высокая стоимость ее обслуживания.
4. Автомат может подстраиваться под стиль вождения водителя (адаптироваться).4. Более низкий КПД и повышенный расход топлива в сравнении с механикой.

В коммунизм на автомате: как разрабатывали АКП в СССР

В конце прошлого века отечественные автомобилисты воочию встретили невиданные доселе автомобильные опции – электроприводы зеркал и стёкол, кондиционеры и автоматические трансмиссии, которые в наше время стали привычной обыденностью даже в бюджетном сегменте. Но любопытно то, что подобные «навороты» встречались и на советских легковушках! Сегодня мы расскажем об истории появления и технических особенностях АКП на советских легковых автомобилях.

Начало

Е ще в тридцатые годы в СССР начали серьезно заниматься гидромуфтами и гидротрансформаторами, для чего в Ленинграде было создано Бюро Гидравлических Редукторов.

В дальнейшем работы по гидропередачам велись на заводе ЗИС, где в 1949-м сформировали бюро гидравлических агрегатов. Здесь работали над ГМП для всех типов автомобилей, которые выпускал завод — легковушек, автобусов и даже грузовиков. Кроме того, разработкой гидромеханических трансмиссий в конце сороковых годов активно занимались и специалисты Научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института (НАМИ). Однако на тот момент в СССР еще не было готового варианта полностью автоматической коробки передач, которую можно было бы выпускать серийно и оснащать ею легковые автомобили.

Made in USA, адаптировано в СССР

В начале пятидесятых годов автоматическая трансмиссия получила распространение на многих американских моделях: покупатели в США с энтузиазмом восприняли возможность упростить управление машиной и повысить уровень комфорта, избавившись от необходимости самостоятельно переключать передачи.

Поскольку горьковские инженеры изначально ориентировались на конструкцию автомобилей из США, а первые модели ГАЗ являлись лицензионными копиями легковушки и грузовика Ford, было принято решение внедрить АКП на новых моделях Горьковского автозавода — в частности, будущей Волге.

Ведь преимущество подобных трансмиссий на ГАЗе поняли задолго до внедрения автомата: еще на автомобиле ЗИМ механическую коробку передач оснастили гидромуфтой, которая находилась между маховиком и обычным сцеплением. Гидромуфта позволяла водителю представительского седана затормозить и впоследствии тронуться без выключения сцепления и передачи, что заметно облегчало управление автомобилем и повышло плавность хода. Однако такая «полуавтоматическая» коробка не могла сравниться с настоящей АКП, конструкцию которых горьковчанам нужно было разработать достаточно быстро. Для этого решили использовать чужие наработки – выбор был сделан в пользу американских.

Еще не автомат, уже не просто механика: в трансмисии ЗИМ появилось интересное новшество – гидромуфта. Она позволяла реже пользоваться сцеплением.

С этой целью были закуплены несколько сделанных в США автомобилей разных марок, оснащенных автоматом — в частности, Ford Customline, Dodge Coronet и Plymouth Savoy.

Читать еще:  Как проверить акпп при покупке автомобиля

Но еще до этого в СССР занимались гидромеханическими коробками передач (ГМП) для легковых автомобилей – к примеру, в НАМИ для установки на Победу разработали трансмиссию Д2, а на экспериментальном минивэне НАМИ-013 стояла коробка передач НАМИ-ДК. Однако агрегаты эти были слишком «сырыми» и на момент работ по будущей Волге ГАЗ М-21 находились в стадии доводки.

Именно поэтому в Горьком разобрали и тщательно изучили трёхступенчатую трансмиссию Ford-O-Matic, которую для Ford в 1950 году разработала специализированная американская компания BorgWarner. Правда, скопировать «один в один» фордовскую коробку не получилось хотя бы по той причине, что она была рассчитана на шести- и восьмицилиндровые двигатели, в то время как будущая «двадцать первая» должна была оснащаться 2,5-литровым четырехцилиндровым мотором мощностью всего 70 л.с. Именно поэтому новая коробка получила другие передаточные числа. Интересно, что ГМП ГАЗ-21 в обычном режиме Д (движение) использовала лишь вторую и третью передачи, а первая включалась принудительно в режиме П (пониженный), который нужно было использовать для преодоления крутых подъемов и спусков.

Америка говорит «да» или ваша лучшая покупка: компания Ford не стеснялась, рекламируя свою новинку – автоматическую трансмиссию

Необычной трансмиссией оснастили небольшое количество Волг первых выпусков — в двух партиях было собрано около 1 500 экземпляров ГАЗ М-21 с ГМП. Вскоре от этой затеи отказались в пользу обычной трехступенчатой механики – эту историю «автоматического провала мы рассказывали в отдельном материале. Главным образом, дело было в том, что из-за дефицита специального масла типа ATF и довольно низкого уровня технической культуры коробки довольно быстро выходили из строя, хотя конструктивно они были достаточно надежными, что подтвердили как испытательные пробеги прототипов Волги, так и эксплуатация серийных автомобилей при соблюдении технического регламента.

Издание второе и третье: трансмиссии ГАЗ-13/ГАЗ-14

В дальнейшем данную конструкцию с некоторыми доработками использовали на «номенклатурной» Чайке ГАЗ-13 и двух поколениях Волг-«догонялок» с «чайковским» силовым агрегатом.

ГАЗ-13 была интересна как двигателем V8, так и трехступенчатым «автоматом» с гидротрансформатором

Американские мотивы заметны не только во внешности, но и в конструкции ГАЗ-13

Поскольку V-образная «восьмерка» Чайки была почти втрое мощнее двигателя Волги, автомат потребовал изменения передаточных чисел планетарной части и коэффициента трансформации у гидротрансформатора. Кроме того, ГДТ Чайки уже охлаждался жидкостью, в то время как на ГАЗ-21 из-за небольшого объема системы охлаждения пришлось остановиться на «воздушном» варианте. Передачи переключались с помощью двух многодисковых сцеплений и двух ленточных тормозов – переднего (второй передачи) и заднего (первой передачи и заднего хода).

ГМП ГАЗ-13 была разработана советскими конструкторами с «оглядкой» на американские «автоматы»

Отличительной технической особенностью ГМП ГАЗ-13 было наличие муфты свободного хода, которая позволяла мягкое переключение с первой на вторую передачу без рывков. Однако из-за наличия такого дополнительного элемента на включенной первой передаче Чайка не тормозила двигателем, что вынудило конструкторов предусмотреть на кнопочном селекторе отдельный режим Т (торможение двигателем), который нужно было включать при езде по неровной дороге или спуске с горы. На практике же данный режим несколько настораживал водителей, поскольку коробка на подъемах и спусках могла постоянно переключаться «вверх-вниз» в диапазоне скоростей 36-40 км/ч, что было чревато потерей сцепления колёс с дорогой.

Также в коробке ГАЗ-13 существовал и режим «кикдаун» (или «полный дроссель» в советской версии) — принудительное переключение на низшую передачу при резком нажатии педали в пол для более эффективного набора скорости при обгоне.

На стоянке Чайка фиксировалась не с помощью режима P, как на более современных автоматах, а центральным стояночным гаком на фланце КПП, конструкция которого была идентична таковому на коробке Chrysler Torqueflite.

Переключение режимов трансмиссии на ГАЗ-13 осуществлялось не рычагом, а кнопочным селектором (опять же, идентичным крайслеровской Powerflite), для чего были предусмотрены режимы Н (нейтраль), Д(движение), ЗХ (задний ход) и Т (торможение двигателем).

Сравнение с механикой

С развитием технического прогресса автоматические КПП постепенно вытесняют устаревшую «механику». Такой переход позитивно сказывается на поведении двигателя и скорости машины. Водителю не нужно постоянно следить за положением ручки КПП, он может больше сконцентрироваться на других вещах при езде по городу. В отличие от «механики» в машинах с коробкой-автомат не нужно постоянно дергать ручку и следить з скоростью.
При сравнении двух видов КПП можно выделить следующие критерии:

  • Удобство управления. Здесь выигрывает коробка-автомат, ведь она самостоятельно переключает передачи и следит за режимом. Водителю остается только вращать руль и регулировать скоростной режим с помощью педали газа.
  • Экономичность. На данном этапе расход на МКПП ниже, чем в коробке-автомат, но с каждым годом эта разница все меньше. В среднем АКПП потребляет на 10-15% больше «механики». При этом многое зависит от объема двигателя.
  • Индивидуальность вождения. На механической коробке передач водитель сам выбирает, когда ему переключать скорость и контролирует езду. В коробках-автомат это делает блок управления. Исключением являются некоторые трансмиссии, в которых можно менять скорость с помощью специальных лепестков.
  • Цена обслуживания. Ремонт АКПП обходится дороже, что особенно актуально при необходимости замены какого-то элемента.
  • Эксплуатация. В автомобилях с коробкой-автомат необходимо учитывать много особенностей. К примеру, с ними опасно буксовать и нельзя заводить с толкача. Также имеют место ограничения по эксплуатации прицепа.
Читать еще:  Какая коробка передач лучше — виды или типы коробок передач

В последние годы производители научились делать качественные коробки передач, которые редко ломаются. Если своевременно менять и соблюдать определенные требования эксплуатации, устройство долго выхаживает без ремонта.

Кто изобрел коробку автомат и когда появилась первая АКПП

Как известно, трансмиссия является вторым по важности агрегатом после ДВС. При этом появление АКПП стало настоящим прорывом, так как благодаря такой коробке передач значительно повышается не только комфорт, но и безопасность при управлении автомобилем.

Такая КПП является системой, состоящей из гидротрансформатора (ГДТ) и планетарной коробки. Принципы и основы планетарной передачи были известны еще в средние века, а гидротрансформатор создал немец Герман Феттингер в начале 20-го века.

Родился Сарафян в 1895 году. Его семья оказалась в США в результате печально известного Геноцида армян, который имел место быть в Османской империи. Обосновавшись в Чикаго, Асатур Сарафян сменил свое имя, став Оскаром Бэнкером.

Талантливый изобретатель создал различные полезные устройства, среди которых можно выделить несколько незаменимых сегодня решений (например, шприц-пистолет для смазки), однако главным его достижением является изобретение первой автоматической гидромеханической коробки передач. В свою очередь, General Motors (GM), которая ранее устанавливала полуавтоматическую коробку передач на свои модели, первой перешла на АКПП.

Для каких целей разрабатывалась РКПП Powershift

Задумка разработчиков новинки была достаточно простой. Возможности тогдашних коробок передач не были способны удовлетворить все возрастающие запросы автовладельцев. Требовалось новое и более эффективное решение. И оно было найдено. Благодаря двум сцеплениям РКПП Powershift удалось значительно сократить период переключения передач. Сам процесс стал более плавным и исключил разрывы мощностного потока. Повысились динамические показатели авто, сократилось время разгона, а расход топлива стал ниже.

Сравнительная характеристика видов коробок передач

Большинство неофитов, выбирающих свой первый автомобиль, задаются вопросом – какую коробку выбрать? Механику или автомат. А, может, робот? Четырехступенчатая механика не котируется, нужна как минимум, пятиступенчатая коробка передач. Или 7G-Nronic.

Какая коробка передач лучше – зависит исключительно от условий эксплуатации.

АКПП прекрасно себя зарекомендовала при городской езде. 5-ти или 6-ти ступенчатая, обеспечивающая плавный ход автомобиля, избавляющая водителя от частого переключения передач вовремя езды в вечерних «тянучках». Бывают экземпляры и с восемью ступенями. Но всякий комфорт имеет свою цену. Повышенный расход топлива и медленный разгон автомобиля – умеренная плата за возможность отдохнуть во время пути домой.

Роботизированные коробки предоставляют своим хозяевам практически тот же уровень комфорта. Расход топлива держится на уровне механики, но вот скорость срабатывания оставляет желать лучшего. Изготавливаются роботы на основе современных 5-ти или 6-ти ступенчатых МКП. Прекрасный вариант для городской машины и езды на дальние расстояния по гладкой дороге.

Механическая четырехступенчатая коробка звезд с неба не хватает, но прекрасно выполняет свое основное предназначение. Различные типы 5-ти и 6-ти ступенчатых коробок помотают с непривычки нервы в городе, но прекрасно покажут себя на трассе, поддерживая оптимальный режим работы двигателя.

Что же важнее – комфорт в городе или могучий рывок на трассе, каждый должен решить для себя.

По принципу своей работы ДСГ – это та же механика, однако робот позволяет переключить передачу, не теряя мощность, что существенно отличает ее от обычной механики. В МКПП мощность теряют в тот момент, когда выжимается сцепление, а в момент ослабления крутящего момента небольшая часть топливо просто выгорает. Роботизированное двойное сцепление позволяет автомобилю получить должную динамику и экономичность.

Шестерни ДСГ включаются за счет обычных муфт синхронизации, а гидравлический цилиндр активизируется вилками. За счет гидравлики также включается/выключается сцепление, а главенствует над процессом «мехатроник». В корпусе мехатроника сосредоточены узлы электроники и электрогидравлики. Наверняка читателей заинтересует вопрос: «Каким образом два вала и две коробки объединились в одной?» Все просто, для вала четных передач вал является полым, а нечетных и задней – наоборот, причем последний расположен внутри первого. Такая хитрость позволила одновременно заключить две МКПП в едином корпусе.

Устройство и принцип работы АКПП

В конструкцию автоматической коробки входят следующие элементы:

  1. Гидротрансформатор – играет роль сцепления и обеспечивает плавность хода работы механизма. Основной функцией гидротрансформатора принято считать плавную передачу крутящего момента от маховика на вал АКПП.
  2. Редукторы планетарного типа — последовательная передача крутящего момента.
  3. Муфты фрикционного типа. По-другому, их принято называть «пакетами». Обеспечивают переключение передач. Обеспечивают связь между механизмами передач и разрывают ее.
  4. Обгонная муфта. Играет роль синхронизатора и снижает нагрузку, возникающую при соприкосновении «пакетов». Кроме того, в некоторых конструкциях АКПП исключают возможность торможения двигателем, оставляя в работе повышенную передачу.
  5. Валы и барабаны для соединения всех частей коробки.

Независимо от конструкции АКПП, все типы данной трансмиссии переключают передачи по одному и тому же принципу. Все переключения осуществляются при помощи перемещения масла внутри АКПП, посредством включения в работу тех или иных золотников. Управление золотниками может быть двух типов: электрическое или гидравлическое.

Гидравлический привод использует давление масла, создаваемое с помощью центробежного регулятора, который соединен с валом КПП. Кроме того, давление создается в тот момент, когда водитель нажимает на педаль газа. Таким образом, автоматика получает информацию о положении акселератора и выполняет необходимое переключение золотников.

В электрическом приводе используются соленоиды, которые установлены в золотниках и подключены к блоку управления АКПП. В большинстве случаев, этот блок имеет тесную взаимосвязь с ЭБУ двигателя. Получается, что переключение передач будет осуществляться в зависимости от положения дроссельной заслонки, педали газа, скорости движения автомобиля и многих других параметров.

Читать еще:  Прокачка сцепления своими руками

Коробка передач CMATIC. Бесступенчатая мощность.

Эффективность и удобство.

CMATIC – это бесступенчатая коробка передач, используемая в тракторах CLAAS. Модели серии AXION 900 оборудованы коробкой передач ZF Eccom. Это система с разветвленным потоком мощности с 4 механическими диапазонами, которые переключаются посредством мокрых пластинчатых муфт. Ручное переключение между группами не требуется.

Благодаря высокой механической составляющей в передаче крутящего момента коробка передач на любой скорости обеспечивает непревзойденный КПД.

Таким образом, бесступенчатая коробка передач CMATIC обеспечивает при движении по полю со скоростью от 7 до 15 км/ч среднюю механическую составляющую в передаче крутящего момента более 80%, что по сравнению с другими бесступенчатыми КПП уводит его далеко вперед от конкурентов.

При транспортировке по дороге коробка передач CMATIC также демонстрирует свои сильные стороны с помощью средней механической составляющей в передаче усилия свыше 90%.

Использование всего потенциала.

AXION 900 благодаря частоте вращения 1600 об/мин на скорости 50 км/ч и 1500 об/мин на 40 км/ч проявляет свои сильные стороны и при транспортировке.

Если водитель не нажимает на педаль газа, коробка передач находится в состоянии активной остановки и трактор надежно удерживается в позиции. Это позволяет удобно и безопасно трогаться с полной загрузкой на крутых въездах на поле или на перекрестках.

Педаль акселератора или CMOTION.

Переключение между режимами осуществляется с помощью кнопки в подлокотнике. Однако ручной режим может быть активирован только в CEBIS. В ручном режиме скорость вращения двигателя и передаточное число коробки передач определяет водитель. Автоматическое регулирование двигателя и КПП неактивно. Текущий активный режим отображается в CEBIS.

Одним нажатием кнопки.

С помощью значения загрузки двигателя можно легко и просто регулировать скорость вращения двигателя под нагрузкой. В CEBIS четко видно, при какой скорости вращения двигателя КПП снижает скорость. При активированной ячейке памяти скорости вращения двигателя, например, при работе ВОМ, можно задать разницу с сохраненной скоростью вращения, при которой скорость движения начнет снижаться.

Значение загрузки двигателя может задаваться отдельно для разных режимов движения и отдельно для обеих ячеек памяти скорости вращения. Таким образом, только одного нажатия кнопки будет достаточно для адаптации скорости вращения двигателя к ситуации. CLAAS предлагает экономно и продуктивно использовать все 400 л.с. благодаря привлекательной технологии бесступенчатой КПП CMATIC.

Диапазоны движения на выбор.

Бесступенчатая коробка передач CMATIC позволяет установить в обоих направлениях движения три диапазона скорости движения. Активный диапазон скорости отображается в CEBIS и может быть изменен во время движения с помощью двух кнопок на многофункциональном джойстике CMOTION.

Чем меньше установленное максимальное значение диапазона движения, тем точнее можно регулировать скорость. Для каждого диапазона движения можно сохранить значение Tempomat, причем скорость во время движения можно сохранить как при помощи кнопки на CMOTION, так и в CEBIS.

С КПП CMATIC у каждого водителя существует возможность создания своего собственного профиля в зависимости от ситуации применения. Благодаря инновационной технологии бесступенчатой КПП CMATIC вы можете экономно и продуктивно использовать все 400 л.с. мощности двигателя – и все это при высоком удобстве управления.

  • Поделиться содержимым в:
Загрузки

Поиск вашего дилера

Мы там где вы. Получите информацию у партнера CLAAS, находящегося около вас.

Контактный центр

Здесь можно заказать брошюры или связаться с нами напрямую.

  • Обратная связь
  • Защита данных
  • Сведения о владельце сайта
  • Юридические примечания
  • Группа компаний
  • CLAAS по всему миру
  • Доступ для партнеров

Если вы «принимаете», мы устанавливаем технически не требуемые файлы куки (в том числе от третьих лиц), чтобы предложить вам удобное пользование сайтом, улучшить наш сервис и адаптировать его к вашим интересам. Вы можете отозвать свое согласие в любое время здесь. Мы также устанавливаем технически необходимые файлы куки, если вы не «принимаете».

Для анализа вашего поведения пользователя CLAAS также использует «Google Analytics». Google обрабатывает ваши данные об использовании, чтобы предоставить CLAAS анонимную статистику о поведении пользователей. Google также использует ваши данные в любых своих целях (например, для профилирования) и объединяет ваши данные с данными из других источников. Google может хранить ваши данные за пределами Европейского Союза, например, в США в Google LLC. И Google, и правительственные агентства имеют доступ к данным.

БУДУЩЕЕ ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ

Ожидается, что автоматические трансмиссии завоюют рынок, отчасти из-за растущей популярности гибридных автомобилей. DCT и CVT будут играть здесь важную роль в достижении экономии топлива. Также изучается возможность применения DCT и CVT для электромобилей. По мере дальнейшего развития трансмиссионных систем важность правильного смазочного материала также возрастет. В этом отношении решающее значение имеют совместимость с новыми материалами и требования к проводимости трансмиссионного масла в гибридных транспортных средствах для обеспечения оптимальной защиты при любых условиях эксплуатации.

В нашем Центре исследований и разработок наши инженеры постоянно работают над разработкой и улучшением продуктов и технологий. Мы внимательно следим за инновациями OEM на рынке, чтобы придать нашим трансмиссионным маслам необходимые свойства для оптимальной работы.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector